[發(fā)明專利]一種GaN-HEMT器件上傾角結構的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110631236.5
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113314416A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 劉勝北
• 申請（專利權）人: 上海新微半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L29/778
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明提供了一種GaN?HEMT器件上傾角結構的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：在具有GaN?HEMT外延結構晶圓的表面依次生長第一SiN層、多晶硅層、二氧化硅層與第二SiN層；光刻開口，然后依次刻蝕第二SiN層、二氧化硅層與多晶硅層，以形成一深溝槽，使多晶硅層的側壁暴露；氧化處理光刻開口后的GaN?HEMT，使多晶硅層形成傾角結構；刻蝕去除第二SiN層與二氧化硅層；刻蝕處理多晶硅層及第一SiN層使多晶硅層的傾角結構形貌轉移至第一SiN層。本發(fā)明采用氧化多晶硅形成二氧化硅的方法形成傾角結構，通過調節(jié)氧化處理的條件實現(xiàn)對傾角結構的調控，更容易實現(xiàn)精確化控制，便于進行工業(yè)化生產(chǎn)。

技術領域

本發(fā)明屬于半導體技術領域，涉及一種傾角結構的制備方法，尤其涉及一種GaN-HEMT器件上傾角結構的制備方法。

背景技術

GaN是研制微電子器件、光電子器件的新型半導體材料，其具有寬的直接帶隙、強的原子鍵、高的熱導率、化學穩(wěn)定性好等性質和強的抗輻照能力，在光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件應用方面有著廣闊的前景。

GaN/AlGaN異質結構是目前最具有吸引力的器件結構，因為GaN和AlGaN之間的極強的自發(fā)極化和壓電極化效應，使得GaN/AlGaN之間形成高電子濃度和高電子遷移率的二維電子氣(2-DEG)，電子濃度高達10¹²-10¹³cm^-2，電子遷移率可高達2000cm²/V；這使得GaN/AlGaN高電子遷移率晶體管(HEMT)成為氮化鎵器件領域最為重要的器件類型。

為了進一步提升器件的性能，不同結構的GaN HEMT器件被不斷提出。其中，在射頻領域，通過在柵長方向上傾角刻蝕AlGaN勢壘層，制成了柵長方向上不同深度的凹槽柵結構，該結構能夠極大地提高器件的增益效果與線性度。GaN HEMT在電力電子器件領域，具有一定傾角的場板結構，可以替代傳統(tǒng)的多場板結構，更好的降低器件反向工作時柵極處的電場強度。

CN 108417628A公開了一種GaN HEMT器件及制備方法，所述GaN HEMT器件包括襯底，襯底上表面由下至上依次設有GaN外延層和柵介質層，還包括貫穿柵介質層與GaN外延層接觸的柵極、源電極和漏電極；柵介質層包括不同性質的第一柵介質層和第二柵介質層；第一柵介質層上開設有第一柵槽，第二柵介質層上開設有第二柵槽；第一柵槽側壁傾角小于第二柵槽側壁傾角。所述結構使第一柵槽側壁傾角平緩，第二柵槽側壁傾角陡直，減少了柵金屬阻擋層形成的孔洞，同時減少了寄生電容。但其形成第一柵槽與第二柵槽的方法為光刻方法，需要控制不同區(qū)域的曝光量，這對光刻工藝的加工精度要求極高，工藝的重復性較差，難以實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)應用。

CN 107634009A公開了一種GaM MOS-HEMT器件及其制備方法，該方法為：在GaN外延片上沉積氮化硅介質層，保護材料表面；刻蝕形成柵極窗口；在氮化硅介質層表面和柵極窗口內沉積多晶硅層；將多晶硅層氧化為SiO₂柵介質層；刻蝕形成歐姆接觸孔；淀積歐姆金屬并形成源漏電極；淀積柵電極金屬并形成柵電極；表面保護并打開電極窗口。其中的柵介質層采用SiO₂薄膜構成，其致密性良好，陷阱電荷少，可降低GaN器件的柵極泄露電流，并能夠使GaN器件具有較好的動態(tài)特性，可顯著提升器件的性能和穩(wěn)定性。但該方法無法用于制備具有傾角結構的場板結構。

現(xiàn)有技術中制備傾角結構的工藝復雜，在現(xiàn)有工藝精度的條件下，無法進行重復性能想好的工業(yè)生產(chǎn)。因此，需要提供一種精度可控且重復性能良好的傾角柵結構的制備方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種GaN-HEMT器件上傾角結構的制備方法，所述制備方法能夠通過調控氧化條件進行傾角形貌的準確調控，便于具有傾角結構的GaN-HEMT器件的工業(yè)化生產(chǎn)。

為達到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

本發(fā)明提供了一種GaN-HEMT器件上傾角結構的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：